在安徽合肥西郊,有一座三面环水、面山而居的美丽半岛,这里是中国科学院合肥物质科学研究院所在地。有一群年轻人怀揣科技报国的梦想,立足岗位,深耕创新一线,在这座以科学为名的小岛挥洒汗水、浇灌青春。
杨阳:麦田守望者,85后“新农人”
位于马鞍山和县西埠镇鸡笼山村的麦田里,85后“新农人”杨阳格外忙碌。进入五月,小麦进入灌浆期,这是小麦生长发育的冲刺阶段,也是小麦产量形成的最关键时期。作为从事新型肥料肥效研究的科研工作者,中科院合肥物质院副研究员杨阳经常奔波于田间地头,详细调查农作物生长情况,分析新肥料对作物的影响。

硕士期间,杨阳在一次野外调查中发现新型缓释肥对杨树的根系产生了极其明显的刺激作用,给他留下很深的印象。在兴趣的驱动下,他决心从森林培育方向跨专业攻读肥料学博士学位,并在2015年毕业后入职中科院合肥物质院智能所,继续从事肥料学研究。
合理高效利用肥料是今后农业实现绿色发展的关键问题。而农田氨挥发是氮素损失的一条重要途径,容易造成氮肥资源浪费和环境危害。在读博和工作期间,杨阳一直在开展氨挥发方面的研究工作。基于科研实际情况,他建立了一套农田氨挥发智能化监测方法,可以有效减少研究人员的工作量,还能提高试验精度,实现对肥料氮素氨挥发损失的动态监测,为新型肥料环境效应评价提供技术支持。
从事肥料研究工作以来,杨阳不畏严寒酷暑,频繁往返于实验室和农田,大量采集和分析样品。“盛夏时节,农业方面的老专家们都在田里跟农户交流,带着我们施肥、采样、调查,这就是我们的工作。”虽然老家在山东临沂,但杨阳的科研足迹已经深入了安徽和河南的多个乡村土地。经过不懈努力,杨阳团队探明了基质型缓释肥料在小麦、水稻、玉米等主要作物上的肥效机理。
近年来,杨阳所在科研团队积极开展新型肥料技术攻关与产业化,研发推广基于新型基质材料的控失尿素和控失复合肥产品,相关肥料产品已累计推广1700余万亩,节本丰产增收近30亿元,减少环境氮排放2.4万吨,取得了显著的经济、社会和生态环境效益。
金环:“择一业、精一事、终一生”
一大早,在科学岛临湖的厂房里,金环已经开始绕制高温超导CICC电缆型线圈,为进行电缆工艺验证做准备。中科院合肥物质院等离子体所副研究员金环来到科学岛已经十四个年头,目前正在从事高温超导导体研制研究。
自2009年进入等离子体所以来,金环一直从事聚变磁体相关技术研究工作。磁体是聚变装置的核心部件之一,承载大电流提供强磁场以控制和约束高温等离子体。随着国际聚变研究的深入,未来聚变装置对于磁体运行参数的需求在不断提高,紧跟国内外超导材料的发展现状,设计并研制出更高性能的超导磁体尤为关键。紧跟世界前沿、持续不断学习是金环的人生信条,她坚信只有及时掌握国内外学科发展最新动态,具备前沿知识,才能更高效地创新。

基于国际化的研究视野和广泛的知识积累,通过对于国内外实用化超导材料的发展现状的追踪,金环于2018年投入到基于高温超导材料的大型高场超导磁体技术发展研究中,先后申请主持一项国家自然科学基金项目以及十三五国家重大科技基础设施二级课题和国家重点研发计划子课题等项目。过程中,她充分利用国内外资源,针对基于第二代高温超导带材的新型超导磁体关键技术,开展了自主、联合等不同形式的创新活动,目前已发展并实现高温超导电缆产业化制造技术,同时在CICC导体及接头等新技术方面也已取得初步成果,得到国内外同行的关注与认可。作为科研骨干,金环还积极参与课题组承担的国家“ITER计划”项目、ITER导体采购包、中科院B类先导专项等大型科研项目,为ITER内部线圈导体、CFETR中心螺管模型线圈绝缘等技术发展贡献光和热。
作为大科学工程基础研究人员之一,金环始终坚信“一朵鲜花打扮不出美丽的春天,众人先进才能移山填海”。2021年,金环被评为硕士生导师,开启新的“团队作战”模式。她要求学生不仅要多读文献、多写文章总结思考,更要学会独立规划、开展研究工作和后续结果分析。除了日常的临时问题讨论外,金环还利用业余时间,每月开展一两次学术交流活动,引导学生开阔视野。
“择一业、精一事、终一生”,金环希望依托科学岛的科研平台,继续脚踏实地研究高温超导磁体技术,也希望在自己和团队共同的努力下,推动国内高温超导磁体技术的发展,为实现其在未来聚变装置、强磁场等多领域的应用贡献一份力量。
曾梅花:“宝剑锋从磨砺出, 梅花香自苦寒来”
对于很多常规条件下的运动控制问题,在液态金属反应堆内高温辐照浮力条件下就变得异常地艰难。“多齿轮耦合精确定位是盲操运行控制的关键,我们必须反复运行测试,确保万无一失!”在反应堆自动换料机构原理和工程验证样机测试运行的日子里,曾梅花博士对一起工作的同事总是反复提到这句话,她全身心投入到样机的试验及验证工作中,不断改进设计及部件薄弱环节,直到考验完全满足设计要求。

曾梅花博士现为中科院合肥物质院核能安全所的微小型堆反应性控制系统、反应堆系统集成技术任务组组长,研究方向为反应堆总体结构设计、控制棒驱动机构、换料机构等核关键设备研发。
核安全是核能与核技术利用事业发展的生命线,在核设备机构开始设计时就必须充分考虑安全保障措施的有效性、合理性。面对新一代微小型堆的设计,如何做到体积更小、重量更轻,工程上并无多少成熟经验可以借鉴,而降低控制棒驱动机构堆顶高度是反应堆做小的有效途径之一。为此,曾梅花博士充分调研与求证,大胆提出一种一体化驱动及传动系统,可大大降低控制棒驱动机构的高度,但新的构型设计往往要接受最为严苛的质询与验证。
核安全的要求是全方位且多层次的,如何将思想转为现实可行的方案需要投入更多的努力。每当遇到巨大的工程难题,曾梅花身上的那种不服输的劲头就展现出来,每个关键部件参数严格把关,充分沟通技术工程实现的问题点,每个小部件以及每颗螺丝钉的作用都做到了然于胸。“宝剑锋从磨砺出, 梅花香自苦寒来”,为确保设备的可靠性,一些看似简单的控制动作,在具体的工程实践中也要开展多轮的论证。“由磨损导致的误差如何补偿?”“高温下轴承卡死了怎么办?”“异常断电了怎么办?”在常规设备中,也许简单的重启就可以解决的问题,但在核设备研发过程中,都必须慎之又慎的考虑和解决。
“我喜欢思考,也喜欢挑战,但每个人看问题的角度都是不同的,每个人都会存在思维盲点,依靠集体的智慧是设计团队的法宝,在难以坚持下去的时候,再坚持一下,唯有坚定信念,执着创新,才能达到胜利的彼岸”。
周宏建:将实验做到“火星小镇”
“从格尔木到冷湖,我们开车穿过五百多公里无人区,放眼望去,真是寸草不生。”回想起去年7月到青海冷湖安装电吸附提锂设备的场景,中科院合肥物质院固体所研究员周宏建不禁感慨。

冷湖镇位于青海省海西蒙古族藏族自治州茫崖市,平均海拔2800米。这里常年寒冷多风,干旱少雨,昼夜温差大,被称为“火星小镇”。周宏建团队与西安建筑科技大学团队合作的“盐湖提锂”项目的技术试验田就设在这里。
随着国家新能源技术及应用的蓬勃发展,锂资源的需求量急剧增长,而实现锂的高效提取尤为关键。面对“湖水中锂离子含量低、品质较差、提取难度大”的难题,周宏建带领团队不断改进技术,传统需要13道工艺的吸附剂加膜分离技术,经过优化改进,采取电吸附提锂技术,不仅避免了传统吸附剂加膜分离技术需要添加酸碱、存在环境污染的问题,纯度更高、更加环保,且提取过程只需5道工艺,使锂的提取成本从3万元/吨以上,降至1.5万元/吨。
周宏建长期从事电化学水处理技术及其在高值资源提取及利用的研究工作,目前正带领团队研究如何利用FCDI技术,实现锂资源的高效开采与利用工作。
“问题不过夜”,是同事们口中周宏建做科研的最大特点。在科研工作中遇到问题,他都力求在当天解决,经常与团队成员探讨设备组装中出现的问题。团队第一次组装大型装备时,一个器件出现问题,可能影响安装进度。周宏建积极寻找解决方案,上午确定方案后立即行动,6月的烈日下,他和同事开车跑了大半个城市,问题终于在晚上9点得以解决,设备得以按时成功组装。
因参与国家重点研发计划(农村饮用水净化项目)而与CDI电容去离子技术结缘,到如今带领团队承担国家重点研发计划任务,从陌生到熟悉,周宏建通过不断学习相关理论知识,不断提升自我。
“做有用的科研”,是周宏建的工作准则,也是他一直以来的坚持。在发展新技术新应用的同时,发现其中的科学问题,探索其中的深入机制,从而更好完善新技术,拓展新应用。他带领团队多年来不断完善电容去离子技术,拓展新的应用领域,自主组装的电容去离子设备解决了农村饮用水及工业用水的重金属污染难题。团队利用所开发的电吸附净水设备对地方自来水和含氟地下水开展了实际效果验证工作,净化后水质检测结果表明对可溶性离子的整体去除率达到了95.5%,硬度指标降到了14 mg/L以下,氟化物降到了检测线以下,净水的所有指标符合国家饮用水标准,为农村居民饮用水安全提供了重要科学价值。
除此之外,他还将目光放在其他高值贵金属提取等方面,发展贵金属资源绿色提取技术。他们团队将进一步深入开展关键电极材料开发及其电容去离子技术应用产业化,力争在关键材料制备、电极组装工艺优化、核心模块开发、集成化装备研发等环节技术创新,建立一体化提锂的工艺路线,并在青海开展盐湖原卤提锂的示范验证,评估提锂技术的工艺参数,为我国低品位盐湖锂资源开发利用提供理论指导与技术支持。“希望自己的工作能够研有所用,争取做出更好的成绩,为打造国家清洁能源产业高地贡献一份绵薄之力。”周宏建说。















